等离子弧加工详解：组件、原理与工业应用

什么是等离子体？

等离子体是物质四大基本态之一，1920年代欧文·朗缪尔系统研究。由离子原子/分子（失去一个或多个轨道电子，罕见得电子）和自由电子组成的气体。

除暗物质/暗能量，等离子体是宇宙最丰富普通物质形态。主要关联恒星（含太阳）、稀薄星际介质、可能延伸至星系际空间。

加热中性气体或施强电磁场可人工产生等离子体。自由带电粒子使等离子体导电，个体动态与宏观运动受集体电磁场支配，对外加场极敏感。

等离子体对电磁场响应用于现代技术：等离子电视、等离子蚀刻等。

等离子弧加工用于去除工件材料。高速高温气体射流熔化去除工件材料，此高速热气流称等离子射流。

气体/空气加热超5000°C时电离成正/负/中性离子。电离气体温度达11000-28000°C，称等离子体。

气体经电弧加热产生等离子体用于去除工件材料，全过程称等离子弧加工。

本质：高速高温气体熔化去除工件材料。

工件金属决定等离子弧加工用气选择。

适用切割合金钢、不锈钢、铝、镍、铜、铸铁。

基本原理：电极与工件间电弧经细孔铜喷嘴收缩，提高喷嘴喷出等离子体温度与速度。

等离子温度超20000°C，速度逼近音速。切割时增加等离子气流，深穿透等离子射流切穿材料，熔融物随流出等离子体排出。

等离子弧加工含等离子枪。枪内腔有钨电极，接DC电源负极，钨作阴极。

DC电源正极接喷嘴，喷嘴作阳极。

通电后，阴极钨电极与阳极喷嘴间产生电弧。气体接触等离子体，气体原子与电弧电子碰撞电离产生热，得等离子态。

等离子高速喷向工件开始加工。注：需施加高电位差获等离子态。

全程高温。热气喷出喷嘴易过热，用水套冷却防过热。

氮/氢/氩或混合气制等离子体。枪腔内钨电极接负极，喷嘴接正极。供气混合气，阳极阴极间产生强电弧。

电弧电子与气体分子碰撞，气体分子电离产热。

DC电源在等离子枪建立两极。阴阳极间施加高电位差，产生强电弧电离气体混合物成等离子体。

等离子枪产热（热气持续喷出喷嘴），增设冷却机构。水套冷却喷嘴，喷嘴被水射流包围。

多材料适用：铝、镁、碳、不锈钢、合金钢等。

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